研討1000kV變電站調(diào)壓補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)配置

羅淇元 王嘉薇

【摘 要】電流差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，保護(hù)范圍為變壓器繞組內(nèi)部及其引出線上發(fā)生的各種相間短路故障，同時也可用來保護(hù)變壓器單相匝間短路故障。由于特高壓主變壓器和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的結(jié)構(gòu)相互獨立，差動保護(hù)也獨立配置。主變壓器差動保護(hù)配常規(guī)保護(hù)裝置，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器由于結(jié)構(gòu)特殊，差動保護(hù)回路較復(fù)雜。

【關(guān)鍵詞】1000kV變電站；調(diào)壓補(bǔ)償；變壓器；差動保護(hù)；配置

1000kV變壓器與低電壓等級的變壓器相比，有其自身的獨特性，關(guān)鍵技術(shù)問題也更加復(fù)雜。目前1000kV變壓器的調(diào)壓方式均采用中性點無勵磁變磁通調(diào)壓方式，可以滿足對調(diào)壓抽頭絕緣強(qiáng)度的要求，但會引起低壓側(cè)電壓變化，通過補(bǔ)償變壓器或電壓負(fù)反饋回路，補(bǔ)償?shù)蛪簜?cè)電壓，使其滿足調(diào)壓要求。

本文分析了錫盟1000kV變電站主變壓器調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的差動保護(hù)配置、各差動保護(hù)的TA（電流互感器）及其極性選擇，研究了調(diào)壓補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)的現(xiàn)場校驗方法，為今后類似工程的調(diào)試工作提供了理論依據(jù)和試驗指導(dǎo)。

一、特高壓變壓器特點

特高壓變壓器采用單相自耦變壓器的結(jié)構(gòu)，主變壓器和調(diào)壓補(bǔ)償變壓器結(jié)構(gòu)上相互獨立，不僅便于運(yùn)輸，而且使主變壓器運(yùn)行可靠性得以提升，簡化了運(yùn)維工作，在調(diào)后補(bǔ)償變壓器出現(xiàn)問題時，可與主變壓器主體部分分開，不影響主變壓器的運(yùn)行。由于其結(jié)構(gòu)上的相互獨立，主變壓器差動保護(hù)。

在調(diào)壓補(bǔ)償變壓器調(diào)壓繞組、補(bǔ)償繞組匝間短路時靈敏度不足，因此在保護(hù)裝置的配置上除了1套完整的主變壓器的電氣量、非電氣量保護(hù)外，還配置了1套完整的調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的電氣量、非電氣量保護(hù)，其中，電氣量保護(hù)包括調(diào)壓變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)和補(bǔ)償變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)，非電氣量保護(hù)與主變壓器非電氣量保護(hù)差異較小。

二、特高壓變壓器調(diào)壓方式

2.1調(diào)壓方式的選擇

變壓器的調(diào)壓方式分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓。有載調(diào)壓操作簡便，但會降低設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，并在一定程度上使變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加制造成本，有載調(diào)壓變壓器在帶負(fù)荷時調(diào)整電壓，調(diào)壓過程中不可避免的會產(chǎn)生電弧，對于特高壓變壓器，調(diào)壓側(cè)為中壓側(cè)（500kV），增加了對設(shè)備絕緣水平的要求，并且目前尚無可用的調(diào)壓斷路器。對于特高壓電網(wǎng)，正常運(yùn)行時系統(tǒng)電壓波動甚微，如需為一些特殊運(yùn)行方式做出電壓調(diào)整，可采用無勵磁調(diào)壓方式。

綜合可靠性、經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)運(yùn)行方式、當(dāng)前技術(shù)瓶頸等方面的因素，目前特高壓變壓器調(diào)壓方式均為中性點無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓勵磁電源可取自低壓繞組，也可取自串聯(lián)的低壓繞組和補(bǔ)償繞組。錫盟1000kV變電站變壓器調(diào)壓勵磁電源取自串聯(lián)的低壓繞組和補(bǔ)償繞組，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2調(diào)壓原理

2.2.1調(diào)壓過程

調(diào)壓過程中高壓端電壓不變，檔位在額定檔位，高壓側(cè)電勢為SV、CV和TV電勢之和，3個繞組的電勢方向相同，當(dāng)升高（或降低）中壓側(cè)電壓時，繞組正向（降壓為反向）串聯(lián)TV，TV正向（降壓為反向）分壓。此時，高壓端電壓一定，繞組匝數(shù)增加（降壓為減少），單位匝數(shù)繞組的電勢減?。ń祲簽樵龃螅?，而中壓端的輸出電壓等于高壓端電壓減去SV電勢，由于SV電勢減?。ń祲簽樵龃螅?，因此中壓端電壓升高（降壓為降低）。

2.2.2補(bǔ)償過程

與此同時，LV的電勢同樣減?。ń祲簽樵龃螅?，由于LE電勢的大小、方向與TV相同，在TV正向（降壓為反向）分壓時，LE也隨之增加，從而正向（降壓為反向）補(bǔ)償由于繞組電勢變化而引起的低壓側(cè)輸出電壓的變化，使低壓側(cè)電壓恒定。

三、調(diào)壓補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)原理

就保護(hù)原理來說，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)可以看作是2臺Y-Y形變壓器的差動保護(hù)，但由于調(diào)壓變壓器與補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)共用TA，而且在調(diào)壓變壓器調(diào)壓過程中流過調(diào)壓變壓器TA的電流方向會發(fā)生改變，給保護(hù)的配置帶來一定的難度。圖1中調(diào)壓變壓器差動保護(hù)所使用的TA為TA5、TA6、TA7，補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)所使用的TA為TA6、TA8，調(diào)壓變壓器與補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)共用TA6，各TA極性見圖1所示。

3.1調(diào)壓變壓器差動保護(hù)

調(diào)壓變壓器的原邊有2個分支，TA5、TA6所在分支電流的和為調(diào)壓變壓器原邊電流，其一次極性端指向調(diào)壓變壓器。TA7所在分支為調(diào)壓變壓器副邊，其一次極性端指向母線側(cè)。根據(jù)差動保護(hù)原理，流過調(diào)壓變壓器的差流為：

①

而在保護(hù)裝置中：

式中Ii—變壓器各側(cè)電流。

當(dāng)不考慮保護(hù)裝置內(nèi)部修改電流極性的情況，為滿足式①使保護(hù)正確動作TA5、TA6一次側(cè)電流由P1流向P2時，二次側(cè)電流從S2流入、S1流出；TA7一次側(cè)電流由P1流向P2時，二次側(cè)電流從S1流入、S2流出。

3.2補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)

錫盟1000kV變電站主變壓器在補(bǔ)償變壓器角側(cè)配置了TA8，補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)是由補(bǔ)償變壓器星側(cè)電流TA6和一次側(cè)極性指向系統(tǒng)的補(bǔ)償變壓器角側(cè)電流TA8構(gòu)成，根據(jù)差動保護(hù)原理，補(bǔ)償變壓器差流為：

②

為了滿足式②，TA6、TA8二次側(cè)電流應(yīng)從S1流入、S2流出。

調(diào)壓補(bǔ)償變壓器保護(hù)裝置以TA5、TA6、TA7、TA8二次電流極性端在母線側(cè)為正，針對調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)中TA6極性不同的問題，通過在保護(hù)裝置內(nèi)部修改電流極性定值予以解決，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器保護(hù)A柜PCS-978C裝置中的TA內(nèi)部極性定值整定情況見表1。

結(jié)語

本文以錫盟1000kV變電站為例，對1000kV變壓器結(jié)構(gòu)及調(diào)壓補(bǔ)償變壓器調(diào)壓原理進(jìn)行了闡述，詳細(xì)分析了調(diào)壓補(bǔ)償變壓器的保護(hù)原理及其TA極性配置。對不同檔位情況下的調(diào)壓補(bǔ)償變壓器保護(hù)進(jìn)行了現(xiàn)場校驗，結(jié)果表明，調(diào)壓補(bǔ)償變壓器差動保護(hù)可以完全滿足變壓器的實際運(yùn)行要求。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）